Noeuds de l'ADN, extrait d'"Arpenter l'infini", d'Ian Stewart

En 1956, James Watson et Francis Crick découvrirent le secret de la vie, la structure en double hélice de la molécule de l'ADN, colonne vertébrale sur laquelle sont stockées et manipulées les informations génétiques. Aujourd'hui, la topologie des nœuds est utilisée pour comprendre comment les deux brins de l'hélice se séparent tandis que l'empreinte génétique contrôle le développement de l'être vivant.

L'hélice de l'ADN ressemble à une corde à deux brins, chacun étant enroulés plusieurs fois autour de l'autre. Quand une cellule se divise, les informations génétiques sont transférées aux nouvelles cellules en séparant les brins, en les copiant et en joignant les nouveaux brins aux anciens par paires. Quiconque a tenté de séparer les brins d'un long morceau de corde sait à quel point le processus est délicat: les brins ne cessent de s'enchevêtrer tandis que vous essayez de les séparer. De fait, le cas de l'ADN est encore pire : les hélices ont enroulées à tel point que la corde semble avoir été enroulée elle-même autour d'un anneau. Imaginez plusieurs kilomètres de fil fin à l'intérieur d'une balle de tennis et vous aurez quelque idée du dégrée d'enchevêtrement de l'ADN d'une cellule.

La biochimie génétique doit nouer et dénouer ce fil enchevêtré, rapidement, de façon répétée et sans erreur ; la chaîne elle-même de la vie en dépend. De quelle façon? Les biologistes s'attaquent au problème en utilisant des enzymes pour scinder la chaîne de l'ADN en morceaux, lesquels doivent être assez petits pour pouvoir être examinés en détail. Un segment d'ADN est un nœud moléculaire complexe et le même nœud pourra sembler très différent après que quelques manipulations auront déformé son aspect.

Les nouvelles techniques d'étude des nœuds ouvrent de nouveaux angles d'approche pour la génétique moléculaire. La topologie des nœuds a cessé d'être un joujou des mathématiques pures pour devenir l'une des questions concrètes les plus importantes de la biologie. Une découverte récente concerne la relation mathématique entre le nombre de torsades de l'hélice de l'ADN et le nombre de superenroulements.

Image des noeuds de l'ADN, cliquer ici

extrait de "Arpenter l'infini", de Ian Stewart, Ed Dunod, 2010